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单向链表c语言实现

  1. 定义(引用百度百科)
    单链表是一种链式存取的数据结构，用一组地址任意的存储单元存放线性表中的数据元素。链表中的数据是以结点来表示的，每个结点的构成：元素(数据元素的映象) + 指针(指示后继元素存储位置)，元素就是存储数据的存储单元，指针就是连接每个结点的地址数据。
  2. 场景

在实际生产中，有可能在软件启动后，对一些数据进行多态扩容，比如，网卡收发包的时候，从协议栈上产生一个需求的包，需要暂时排队，等网卡把数据发送出去后，在在队列里处理，所以这种利用堆中分散的内存，以结点为单位的数据结果是有一定的意义的。

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  1. C语言实现，聊作记录

链表的数据的数据结构

typedef struct node
{
        int data;                                           //数据域
        struct node *next;                          //指针域
}NODE_t;

链表的创建

    NODE_t *CreatNodeList()
{
    NODE_t *head = NULL;

    head = (NODE_t *)malloc(sizeof(NODE_t));
    if(!head)
        exit(-1);
    head->next = NULL;

    return head;
}

链表的插入，头插入，有个头节点，方便遍历，处理

int InsertNode(NODE_t *head,int data)
{
    NODE_t *cur = NULL;

    if(!head)
        exit(-1);

    cur = (NODE_t *)malloc(sizeof(NODE_t));
    if(!cur)
        exit(-1);

    cur->data = data;
    //cur 插入到 head 和 head->next 之间
    cur->next = head->next;
    head->next = cur;

    return 0;
}

结点的查找

NODE_t *findNode(NODE_t *head,int data)
{
    head = head->next;
    while(head)
    {
        if(head->data == data)
        {
            break;
        }
        head = head->next;
    }
    if(head == NULL)
    {
        printf("sorry,%d is not in the list\n",data);
    }

    return head;
}

结点的删除

    int DeleteNodeOfList(NODE_t *head,NODE_t *pfind)
{
    // 首先找到这个需要删除指针的前一个节点的指针
    // 因为pfind 的合法性在外面判断，此处不再判断
    while(head->next != pfind)
    {
        head = head->next;
    }

    head->next = pfind->next;
    free(pfind);
    pfind = NULL;

    return 0;
}

这里的删除，假设结点数目很多，则会造成一个问题，单链表只能一个方向，则需要找到需要删除的节点的前驱指针，则需要从头开始遍历，比较浪费资源，所以，这个地方存在优化空间，就是，一旦拥有需要删除的节点，则可以这么操作

  • 将需要删除节点后驱结点的数据域数据拷贝至当前的删除节点数据域
  • 删除删除节点的后驱指针

优化版本如下：

// 优化点： 不必每次都遍历所有的节点，找到前驱节点
// 将这个需要删除的节点的后驱节点的数据域拷贝过来，然后删除这个后驱节点
int DeleteNodeOfList_Better(NODE_t *head,NODE_t *pfind)
{
    NODE_t *p = pfind->next;

    //最后一个节点，它其后没有后驱节点，所以需要从头遍历，找到它的前置节点
    if(pfind->next == NULL)
    {
        while(head->next != pfind)
        {
            head = head->next;
        }

        head->next = pfind->next;
        free(pfind);
        pfind = NULL;
    }
    else //对于除最后一个节点的外的其他位置节点，则使用覆盖后删除后置节点的方式实现删除
    {

        pfind->data = pfind->next->data;
        pfind->next = pfind->next->next;

        free(p);
        p = NULL;
    }

    return 0;
}

一旦找到结点的指针操作只是针对数据域的一个操作，比较便捷
结点的修改

int UpdateNode(NODE_t *head,int olddata,int newdata)
{
    NODE_t *p = findNode(head,olddata);
    if(p)
    {
        p->data = newdata;
    }

    return 0;
}

遍历打印显示

void showList(NODE_t *head)
{
    head = head->next;
    while(head)
    {
        printf("%d ==> ",head->data);
        head = head->next;
    }
    printf("end..\n");
}

链表的排序

int sortList(NODE_t *head)
{
    int i = 0,j = 0;
    int listlen = 0;
    int tmpData = 0;
    NODE_t *p = NULL;

    // 使用冒泡排序，不动指针域，比较数据域，使用临时变量，将有大小之别的节点的数据域交换
    // 得到链表长度，方便冒泡
    listlen = ListNodeLen(head);

    // 指到首节点
    p = head->next;
    for(i = 0;i < listlen-1;i++)
    {
        // 每一轮从头开始
        p = head->next;
        for(j = 0;jdata > p->next->data)
            {
                tmpData = p->data;
                p->data = p->next->data;
                p->next->data = tmpData;
            }
            p = p->next;
        }
    }

    return 0;
}

这里只是demo，链表的数据域很小，所以这种排序方式可以，但是当数据域的很大时，直接使用这种排序，涉及到大量的搬运内存，将会导致很大的资源消耗，所以这个地方是存在优化的空间的，比如直接改变需要交换结点的指向关系
代码如下

int sortList_better(NODE_t *head)
{
    // 当数据域很大的时候，搬远数据很耗费资源，但是指针就4个字节，
    // 所以改变指针域的相互指向，就可解决问题
    // 思路如下：
    // 还是使用冒泡比较，当需要交换时，将两个节点的指针域指向关系互换

    int i = 0,j = 0;
    int listlen = 0;
    NODE_t *p = NULL;
    NODE_t *q = NULL;
    NODE_t *tmp = NULL;
    listlen = ListNodeLen(head);

    for(i = 0;i next;
        q = p->next;                    // q 永远指向p结点的下一个结点
        for(j = 0;j data > q->data)
            {
                //                NODE_t *tmp = prePointerOfNode(head,p);
//                现在有三个结点，prep p    q 他们分别代表的含义是

//                p 为当前结点
//                prep为p结点的前驱结点
//                q 为p结点的后续结点

//                现在需要将p 和 q的顺序做对调，只需要改变其指向关系即可
//                1. 将prep 的下一个结点指向到q
//                2. 将p结点后续结点指向q的后续结点
//                3. 在第二步里已经在q的后续结点的已经找到，所以这个时候将q的后续结点指向p，
//                这样子，就将p和q的顺序对调过了
                tmp->next = q;
                p->next = q->next;
                q->next = p;

//                因为p和q的顺序已经对调过了，为保证顺序，将p和q的顺序做一次对调,
//                确保q是p的下一个结点
                /*
                    注意p和q都是临时变量，所以，这个地方并非对结点的对调，只是临时指针的对调，就是将q对于结点的指针放到p这个临时变量里
                    ，原来p对应的结点指针放到q这个临时变量中
                */
                NODE_t *t = NULL;
                t = p;
                p = q;
                q = t;
            }
//            向下走一个
            tmp = tmp->next;
            p = p->next;
            q = p->next;
        }
    }

    return 0;
}

链表的逆序

void ReverseList(NODE_t *head)
{
    //将头指针和其他链表割裂，这样子就是一个空链表 和一个无头的链表
    // 然后将另一个链表的每个结点拆出来，然后使用头插法插入到空链中，这样子最后就实现了链表的逆向排序

    NODE_t *HeadNextNode = head->next;
    head->next = NULL; //分割链表，分成一个空链和一个链表

    // 将第二个链表的每一个结点分别插入到空链的头部
    for(HeadNextNode;HeadNextNode !=NULL;HeadNextNode = HeadNextNode->next)
    {
        InsertNode(head,HeadNextNode->data);
    }
}

这个思路很好，不易出错，如果贸然的从指向关系上入手，很容易把自己绕晕

链表的销毁

void DestoryNodeList(NODE_t *head)
{
    NODE_t *p = NULL;

    while(head)
    {
        p = head->next;
        free(head);
        head = p;
    }
}

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